為什么自動駕駛的量產(chǎn)需要標定車間？

　　　　【太平洋汽車 行業(yè)頻道】

　　自動駕駛需要各類傳感器來感知周圍環(huán)境，傳感器數(shù)據(jù)（圖像、點云等）上的坐標與真實世界中的物體的坐標存在對應的轉(zhuǎn)換關系。這一轉(zhuǎn)換關系可通過建模獲得的公式計算。

　　這些公式中有的包含傳感器的外部參數(shù)，有的也包含傳感器的內(nèi)部參數(shù)。外部參數(shù)主要和傳感器的安裝方位有關，內(nèi)部參數(shù)主要和焦距、激光發(fā)射器坐標等內(nèi)因有關。

　　傳感器的標定工作，就是通過實驗得出傳感器內(nèi)外參數(shù)，從而實現(xiàn)各傳感器的坐標統(tǒng)一。

　　相機的內(nèi)參主要有焦距、鏡像畸變量級、縮放比例因子、主點等，外參主要有相機的平移向量、旋轉(zhuǎn)矩陣等。相機內(nèi)參模型使用最廣泛的是張正友的針孔模型，而視野廣、畸變大的相機會選擇魚眼模型或者全景模型。相機的內(nèi)參標定目前業(yè)內(nèi)最廣泛應用的是“張正友標定法”，通過采集不同角度棋盤格標定板圖像的坐標數(shù)據(jù)，計算出相機的內(nèi)參。

　　對比針孔模型+棋盤格標定板和魚眼模型+ChArUco標定板的標定效果，可以看出后者的角點覆蓋范圍更大，去畸變效果也更好。

針孔模型+棋盤格標定板標定效果（此圖中將ChArUco標定板當做棋盤格標定板使用）

魚眼模型+ChArUco標定板標定效果

　　相機的外參標定亦可通過采用多個點的坐標數(shù)據(jù)來求得。

　　相機外參標定-前視

　　相機外參標定-車身前側(cè)

　　相機外參標定-車身后側(cè)

　　激光雷達的內(nèi)參標定指的是激光雷達內(nèi)部發(fā)射器坐標和雷達自身坐標的轉(zhuǎn)換關系，這一標定工作在激光雷達出廠前就已經(jīng)完成。激光雷達的外參標定則主要通過采集多個點在激光雷達與現(xiàn)實世界坐標，來求解系列方程，從而求出俯仰角、橫滾角、航像角、縱向位移等外部參數(shù)。

　　激光雷達的外參標定

　　傳感器的標定除了要進行各傳感器自身的標定之外，還要進行相機之間的標定、激光雷達和激光雷達之間的標定、激光雷達與慣性導航單元（IMU)的標定、以及相機和激光雷達的聯(lián)合標定等標定工作，最終實現(xiàn)多個傳感器坐標的統(tǒng)一。

　　多相機之間的標定

　　激光雷達與相機之間的標定

　　目前，自動駕駛的激光雷達正在向固態(tài)激光雷達轉(zhuǎn)換，自動駕駛公司元戎啟行早在2021年就推出了全部采用固態(tài)激光雷達的方案。相比起機械雷達，固態(tài)激光雷達的FoV（視場角）非常小，多個雷達的重疊區(qū)域非常小，因此要采用與機械式激光雷達不同的算法來進行固態(tài)激光雷達之間的標定。面對這一問題，元戎啟行采用了基于先驗地圖的多幀聯(lián)合優(yōu)化算法，成為了業(yè)內(nèi)率先進行固態(tài)激光雷達標定的L4級自動駕駛企業(yè)。

　　元戎啟行的激光雷達標定效果

　　在自動駕駛的早期研發(fā)階段，傳感器的標定還未形成高效的模式，主要的幾種標定方式有輪廓對齊、環(huán)境重建等方式，但這些方式不是準確性不理想，就是對環(huán)境的要求過高，有的需要在戶外進行長時間的實驗，標定效率低。隨著自動駕駛進入量產(chǎn)階段，這類標定方法將不再適用，業(yè)內(nèi)需要的是高效、準確的標定模式——標定車間。

　　標定車間是一個高度定制化的場地，主要由標定標志物、標定平臺、照明設備組成。標定標志物目前主要指標定板，包括棋盤格標定板、ArUco標定板、圓形網(wǎng)格標定板、ChArUco標定板等。企業(yè)可根據(jù)采用的算法選擇不同類型的標定板，有些企業(yè)也采用屏幕顯示標定板的方式進行標定。

　　標定板類型

　　ChArUco標定板結合了棋盤格標定板和ArUco標定板的優(yōu)點，其內(nèi)部的每一個ArUco碼具有特定的id和方向，因此標定板角點的坐標排序不會因為遮擋而失敗。但相對而言，采用ChArUco標定板的算法的實現(xiàn)難度也更大。

　　標定平臺有轉(zhuǎn)臺、滾輪、地面圍欄等形式。滾輪、地面欄桿主要通過控制車輛的對中，來確保標定的統(tǒng)一性，這兩種方案所采用的標定板位置是固定的，并且需要提前對環(huán)境進行建模，。

　　相較于前兩種平臺，車輛在轉(zhuǎn)臺上進行標定，不用提前進行環(huán)境建模，可采集到不同方面的標定板圖像，對車輛位置沒有一致性要求，可在1分鐘內(nèi)自動化完成車輛的標定，對車輛車型沒有限制，也不需要固定標定板的位置，靈活度更高。

　　自動駕駛輕卡的標定

　　由于標定車間是一個較為固定的環(huán)境，可以實現(xiàn)更高精度、更一致的傳感器標定。對于智能駕駛汽車量產(chǎn)來說，標定車間更便于形成標準化作業(yè)流程，在滿足各項標準的條件下，銜接到車輛生產(chǎn)車間中，實現(xiàn)車輛出廠前的傳感器標定，確保自動駕駛的安全。有業(yè)內(nèi)人士透露，由于標定車間并不是車廠的原有標配，在元戎啟行在與車廠的合作中，雙方就“標定車間方案”也展開了共同研究，為高階自動駕駛的量產(chǎn)做準備。